[發明專利]一種板料折彎成形裝置及方法

有效

• 申請號: 201710462713.3
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107030173B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 崔曉輝;喻海良;王青山
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B21D26/14
• 分類號: B21D26/14;B21D37/10
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 周孝湖

本發明公開了一種板料折彎成形裝置及方法，該板料折彎成形裝置包括凸模(1)和凹模(2)，所述凹模(2)為無底凹模，凹模(2)內設有上下貫通的空腔(3)，凹模(2)安裝于一底板(4)上，所述底板(4)上開有凹槽，所述凹槽內嵌設有用于對板料(5)的彎曲角處進行彎曲校正的校形線圈(6)。該板料折彎成形裝置將校形線圈(6)設置在底板(4)上，不影響凸模(1)的剛度，在脈沖電磁力和凸模的壓應力的共同作用下減小板料(5)彎曲角處的材料回彈，進行校正彎曲，該裝置適用于對大厚度、難變形材料的彎曲成形，并且便于控制零件的成形精度，模具成本低，操作方便。

技術領域

本發明涉及材料加工成形技術領域，具體涉及一種利用脈沖磁場力對板料進行校正彎曲的板料折彎成形裝置及方法。

背景技術

在鈑金件折彎成形加工工藝中，板料的彎曲回彈是最常見的缺陷，嚴重影響成形件的尺寸精度和形狀精度。傳統的解決方案就是采用多次反復修模、試模，甚至多次的設計凸凹模具工作尺寸的方法來改善成形工藝，因此造成產品的生產效率低、成本高、生產周期長。

校正彎曲是減小回彈的一個重要方法。校正彎曲是在自由彎曲階段后，進一步對貼合凸模、凹模表面的彎曲件進行擠壓，使板料彎曲角在受到厚向壓應力作用下發生變薄，從而減小板料內外層的切向應力分布，達到控制回彈的目的。在文獻“校正力對寬板彎曲回彈影響規律的研究”中，付秀娟等發現通過增大校正力能有效的降低高強鋼板的彎曲回彈量。在文獻“校正彎曲回彈分析及校正力確定”中，陳箐等認為校正壓力的存在，使彎曲力矩減小，從而減小了回彈。當校正壓力達到工件的屈服應力值時，回彈可以等于零。但是校正力太大，會對模具的使用壽命不利。

壓力機是板料校正彎曲的主要成形設備。傳統的壓力機滑塊運動的下死點是固定的，因此校正力也是確定的。伺服壓力機滑塊可以在行程范圍內的任意點停止并對模具施加壓力，但是壓力機的結構復雜，成本高。并且校正彎曲所需要的校正力要遠大于自由彎曲，因此校正彎曲所需要的壓力機噸位大，成本高。上述的因素導致校正彎曲雖然是控制彎曲回彈的好方法，但依舊難以在工業上大規模應用。

電磁脈沖成形是一種利用脈沖磁場力對金屬工件進行高速加工的方法，是未來制造業的關鍵技術之一。研究表明：材料在高速沖擊下，產生不同于傳統加工方法準靜態的變形行為而出現一種動態行為，即材料在變形彈性波、塑性波的沖擊下出現晶體孿生、組織相變、絕熱剪切等動力學行為。因而能夠有效提高難變形材料的成形極限、降低回彈。

在采用脈沖電磁力控制回彈方面，電磁輔助沖壓技術得到國內外學者的重視。在文獻“Electromagnetically Assisted Sheet Metal Stamping”中，GS Daehn等采用嵌入線圈的凸模先對板料進行V形彎曲，然后線圈放電，使線圈正對的板料彎曲角在電磁力作用下發生變形。在文獻“U形件磁脈沖輔助彎曲回彈控制及變形分析”中，劉大海等提出自由彎曲和壓靠彎曲控制回彈的兩種方式。自由彎曲方式下，板料彎曲角在嵌入凸模中的線圈放電作用下發生變形。壓靠彎曲方式下，凸模和凹模將板料完全壓死，再通過嵌入凸模中的線圈放電使板料與凹模發生沖擊來減小回彈。

但上述的電磁輔助沖壓方法存在以下不足：(1)將線圈設置在凸模內，會增加凸模的制作難度；(2)凸模通常采用鋼材制作，線圈通常采用金屬銅制作。為了避免嵌入凸模內的線圈和鋼材制作的凸模發生接觸，而造成短路。需要在線圈和鋼材制作的凸模間加入絕緣材料，比如聚四氟乙烯。而絕緣材料的剛度差，最終導致整個凸模剛度差。所以這種凸模難以適合大厚度、難變形材料的彎曲成形；(3)線圈設置在凸模的圓角區域，而凸模圓角會與板料發生接觸并磨損，并且因為接觸產生的受力集中導致凸模內的絕緣材料破裂。嚴重影響凸模的使用壽命；(4)凸模的圓角尺寸小，難以在凸模的圓角區域內嵌多匝的按圓角分布線圈結構。而線圈的匝數會直接影響板料受到的磁場力大小，線圈與板料在空間的位置分布直接影響板料上的磁場力分布均勻性；(5)自由彎曲后線圈放電會使板料發生變形，從而難以控制零件成形精度。壓靠彎曲需要設計與零件最終外形相匹配的凸模和凹模結構來將板料壓緊，增加了模具制造成本。

發明內容